JP2020510252A - 長い車両結合体と隊列とを走行中に変形させる方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、長い車両結合体（１０）と隊列（１２）とを走行中に変形させる方法に関する。本発明はまた、そのような方法のための車両（１４ａ〜１４ｂ；１４ｂ〜１４ｃ）に関する。【選択図】図１

Description

本発明は、長い車両結合体（a long vehicle combination）と隊列とを走行中に変形させる方法に関する。本発明はまた、そのような方法のための車両に関する。本発明は、トラックなどの大型車両に適用することができる。

自動車産業、研究産業などは、主に燃料を節約するだけではなく、運転者の仕事量及び道路に占める面積を減らすために、小さな時間間隔を有するいわゆる「隊列」で道路車両を走行させる可能性を探ってきた。小さな時間間隔は、車車間通信（Ｖ２Ｖ）及び前後方向制御の自動化によって可能となる。前後方向及び横方向の制御レベルは、異なる隊列のコンセプトと道路環境とで異なる可能性がある。

他のコンセプトは、何台かの車両が次々と機械的に連結された、長い車両結合体である。長い車両結合体は、例えば、１人の運転者が２台又は３台の４０フィートコンテナを運転するので、運転者のコストを削減する、人員の観点からの利点を有することができる。空力の観点から、車両をより接近させて走行させることができれば、発生する空気抵抗が少なくなって、燃料コストを削減することができる。

米国特許出願公開第２０１１／０２７０５２０号明細書（Kronenberg）は、複数台の車両が道路を走行している間に、２台以上の車両を連結して空気抵抗を低減する方法を開示している。米国特許出願公開第２０１１／０２７０５２０号明細書は、車両走行中に、連結システムが車両を着脱できることを開示している。特に、タイトコーナーや秤量所などにおいて、運転条件が個々の車両の操作を要求する場合、先導車両と牽引車両との連結はどちらかの運転者の要求に応じて切り離すことができる。また、連結システムは、プログラム可能な車間距離制御システムを含み、牽引車両に配置されたアームの作動前に、連結対象の車両を互いに近づけて位置合わせすることができる。さらに、先導車両の受動部材に取り付け又は埋め込まれたＲＦ信号発信器と、ＲＦ信号受信器と、アームを含む能動部材に取り付け又は埋め込まれた動力源に動作可能に連結されたマイクロプロセッサを備えた自動位置合わせシステムによって、アームに動作可能に関連付けられた動力源を自動的に制御することができる。

しかしながら、登坂路や降坂路がない長い直線道路であって、先導車両の前方に急にブレーキをかける交通がない理想的な状況でない限り、一般的に牽引車両の正面レーダーに依存する、車間距離制御システムを使用して車両を十分近づけて連結することは困難である。

本発明の目的は、長い車両結合体に関して、自動的な機械連結／切り離しのために改良された正確及び又は堅牢な方法及び車両を提供することである。

本発明の第１の態様によれば、この目的は、請求項１に記載の方法によって達成される。本発明の第２の態様によれば、この目的は、請求項２０に記載の車両によって達成される。本発明の第３の態様によれば、この目的は、請求項２１に記載の車両によって達成される。

本発明の第１の態様によれば、長い車両結合体と隊列とを走行中に変形させる方法が提供される。長い車両結合体は、次々と機械的に連結される複数台の車両を含んでいる。この方法は、長い車両結合体の車両を切り離して隊列を形成することを規定する前方の第１の道路区間に長い車両結合体が近づいていることを検出するステップと、第１の道路区間に到達する前の車両走行中に車両を互いに自動的に切り離して隊列を形成するステップと、隊列が第１の道路区間を通過するステップと、隊列の車両を互いに連結させて長い車両結合体を形成することを規定する第２の道路区間を検出するステップと、隊列における後続車両の直前の車両が、直前の車両の後部自動連結装置の位置及び速度を示す情報を無線の車車間通信を介して後続車両に送信するステップと、少なくとも送信された情報の位置及び速度に基づいて後続車両を自律走行させて後続車両の直前の車両の後部自動連結装置が後続車両の前部連結要素の動作範囲に入るようにするステップと、走行中に後部自動連結装置が動作範囲に入ったとき、後続車両が前部連結要素を含む前部連結装置を自動的に調整して、前部連結要素の位置が送信された情報で示される後部自動連結装置の位置に一致するようにするステップと、車両走行中に後続車両と直前の車両とを互いに自動的に連結して長い車両結合体の少なくとも一部を形成するステップと、を備えている。

本発明の一部は、無線の車車間通信を介して後続車両に送信された情報によって、理想的でない道路状況であっても、自動連結の前に、後続車両が直前の車両に接近することができるという理解に基づいている。また、直前の車両から後続車両に後部自動連結装置の位置を送信することによって、後続車両がその前部連結装置を容易に調整して走行中に自動連結を行うことができる。さらに、隊列に変形又は隊列から変形することによって、長い車両結合体として互いに連結されていなくても、後続車両が先導車両に自動的に追従することができる。

各後続車両は、前部連結装置を調整するように構成されたアクチュエータ手段を備えることができる。アクチュエータ手段は、例えば、前部連結装置と後続車両のシャーシとの間に連結された少なくとも１つの油圧シリンダ又はこれと同様なものを含むことができる。前部連結装置は、例えば、ドローバーとすることができ、前部連結要素は、例えば、ドローバーアイとすることができる。

アクチュエータ手段は、前部連結装置を横方向に調整するように構成されていてもよい。

アクチュエータ手段は（また）、前部連結装置を上下方向に調整するように構成されていてもよい。その代わりに、前部連結要素の上下方向の位置又は高さが、後続車両のエアサスペンションによって調整されてもよい。

各後続車両は、前部連結装置の長さを調整するように構成された手段を備えていてもよい。前部連結装置は、例えば、伸縮自在とすることができ、前部連結装置の長さを調整するように構成された手段は、例えば、空気圧式とするか、又は歯車及び歯車ラックを含んでいてもよい。

前部連結装置の最小及び最大の調整（横方向、上下方向、長さ）は、前述した前部連結要素の動作範囲を与えることができる。

この方法はさらに、長い車両結合体として走行中に、前部連結装置の長さを短くして、空気抵抗を更に減少させるステップを更に備えていてもよい。

各後続車両は、後続車両の向き、後続車両のナビゲーションシステムによって特定された後続車両の一部の位置、後続車両を表す車両モデル、前部連結装置の横方向の調整を表す第１の角度、前部連結装置の任意の上下方向の調整を表す第２の角度、前部連結装置の長さ、及び前部連結装置に関連した高さに基づいて、その前部連結要素の位置を推定するように構成されていてもよい。後続車両の向きは、ナビゲーションシステムによって特定することができる。ナビゲーションシステムは、例えば、ＧＰＳ（全地球測位システム）ナビゲーションシステムとすることができる。そのようなシステムは、一般的に、後続車両において容易に利用可能である。車両モデルは、前部連結装置に関連した連結位置が定義された、線形車両モデルであってもよい。線形車両モデルは、それ自体公知であり、参照により内容が本明細書に組み入れられる、例えば、国際公開第２０１４／１８５８２８号パンフレットを参照されたい。第１の角度は、前部連結装置と後続車両の向きとの間の角度とすることができる。第２の角度は、前部連結装置と路面との間の角度とすることができる。第１及び第２の角度は、例えば、１つ以上のセンサを使用して、又は前述したアクチュエータ手段の状態に基づいて特定することができる。前部連結装置の高さは、前部連結装置が上下方向に調整可能でない場合、例えば、前部連結要素の高さであってもよく、この高さは、後続車両の高さレベルセンサからの入力、及び高さレベルセンサと前部連結要素との間の所定のオフセットに基づいて推定することができる。その代わり、前部連結装置が上下方向に調整可能である場合、前部連結装置の高さは、前部連結装置が後続車両のシャーシに連結された点の高さであってもよく、この高さは、後続車両の高さレベルセンサからの入力、及び高さレベルセンサとこの点との間の所定のオフセットに基づいて推定することができる。

上記に基づいて、前部連結要素の位置は、三角法を使用して計算することができる。

同様に、各直前の車両は、直前の車両の向き、直前の車両のナビゲーションシステムによって特定された直前の車両の一部の位置、直前の車両を表す車両モデル、後部自動連結装置の高さ、及び直前の車両が連結式車両である場合、直前の車両の少なくとも１つの連結角度検出手段によって検出された直前の車両の少なくとも１つの連結角度に基づいて、その後部自動連結装置の位置を推定するように構成されていてもよい。

各直前の車両は、その速度を測定する少なくとも２つの独立した手段を備えていてもよい。このようにして、システムの１つが故障しても、後続車両は、安全な走行を可能にする正しい速度を受信することができ、直前の車両の後部自動連結装置が前述した動作範囲に入ることができる。少なくとも２つの独立した手段は、変速機のアクティブ速度センサ、ナビゲーションシステム、及び１つ以上の車輪速センサを含むグループから選択することができる。

この方法は、隊列の先導車両が無線の車車間通信を介して隊列の後続車両に加減速要求を送信するステップを更に備えていてもよい。無線の車車間通信を介して送信された加減速要求は、動作範囲が後続車両と直前の車両との間の比較的短い間隔（headway）をもたらし、かつ速度が比較的高くても、前述した動作範囲内で後続車両が安全に走行させることを可能にする。

直前の車両から後続車両に送信された情報は、直前の車両の後部自動連結装置の向きを含んでいてもよい。この向きは、後続車両に、向きが前部連結要素の動作範囲内であるかを判断する可能性を与える。そうでなければ、道路の曲率がその瞬間の速度で自動連結するには大きすぎるか、又は直前の車両がその速度で自動連結する車線に位置していない可能性がある。

第１の道路区間は、橋、ロータリー、及び曲がり角の少なくとも１つとすることができる。橋には、重量制限がある可能性がある。橋の前で長い車両結合体を隊列に変形することによって、隊列の車間距離が長い車両結合体よりも長くなり、重量制限を超えずに車両が橋を通過することができる。橋を通過した後、走行中に長い車両結合体が自動的に再形成され、燃費を向上させることができる。同様に、ロータリー又は曲がり角には、一般的に、幅の制限がある。ロータリー又は曲がり角の前で長い車両結合体を隊列に変形させることによって、隊列は、長い車両結合体の走行軌跡幅より狭い旋回時の走行軌跡幅を持つことができ、車両がロータリー又は曲がり角を適切に通過することができる。ロータリー又は曲がり角を通過した後、走行中に長い車両結合体が自動的に再形成されて、燃費を向上させることができる。

この方法は、前方の第１の道路区間に基づいて、連続した車両間の車間距離を計画するステップを更に備えていてもよく、隊列は、計画された車間距離（複数も可能）で第１の道路区間を通過する。前方の第１の道路区間が橋である場合、車間距離は、例えば、前述した重量制限に依存することができる。前方の第１の道路区間がロータリー又は急な曲がり角である場合、車間距離は、例えば、前述した幅の制限に依存することができる。

自動切り離し及び自動連結の少なくとも一方は、安全速度で走行中に行うことができる。安全速度は、例えば、現在の道路状況に関連付けることができる。悪い道路状況は、安全速度をゼロに近づける一方、曲率や坂道がない平坦な道路状況は、より高い安全速度につながることができる。安全速度は、代替的に又は相補的に車両の性能に依存してもよい。例えば、車両の中で最低の加速能力／減速能力は、安全速度を決定することができる。安全速度は、前部連結装置の調整が、予測外乱と同じくらい速く動くことができることを保証することができる。安全速度は、例えば、１０〜３０ｋｍ／ｈ、３０〜５０ｋｍ／ｈ、又は５０〜７０ｋｍ／ｈの範囲とすることができる。

自動連結は、自動連結を容易にするため、直線道路を走行中に行うことができる。

自動連結は、隊列の先導車両に連結する、隊列の先導車両の直後の車両から開始することができる。そして、次の車両は、先導車両の直後の車両などに連結することができる。このようにして、１台の車両のみが連結中に相対速度を変化させる必要があり、その車両は、直前の車両に近づくときに他の車両を牽引する必要がない。

同様に、自動切り離しは、直前の車両から切り離される、長い車両結合体の最後尾の車両から開始することができる。そして、最後から２番目の車両などを切り離すことができる。

長い車両結合体又は隊列の先導車両に続く各車両は、自律車両であってもよい。「自律」とは、車両に運転者がいない、即ち、人間の入力がなくても車両が走行することができることを意味している。長い車両結合体又は隊列の先導車両に続く少なくとも１台の車両は、例えば、自律ドーリーとセミトレーラとの組み合わせであってもよい。自律ドーリーは、走行用の電動モータ、電動モータの動力源（バッテリ）、トレーラの連結装置、操舵機能、制動機能を備えるが運転席がない電気自動車であってもよい。

本発明の第２の態様によれば、後部自動連結装置と、車両走行中に後部自動連結装置の位置を推定するように構成された制御ユニットと、後部自動連結装置の推定された位置及び速度を示す情報を後続車両に無線で送信するように構成された通信手段と、を備えた車両が提供される。この態様は、本発明の第１の態様と同じ又は同様な特徴及び／又は技術的効果を示すことができ、逆もまた同様である。

本発明の第３の態様によれば、前部連結要素を含む前部連結装置と、車両走行中に前部連結要素の位置を推測するように構成された制御ユニットと、直前の車両の後部自動連結装置の位置及び速度を示す情報を直前の車両から無線で受信するように構成された通信手段と、少なくとも受信した情報の位置及び速度に基づいて車両を走行させて直前の車両の後部自動連結装置が前部連結要素の動作範囲に入るように構成された自律走行手段と、走行中に後部自動連結装置が動作範囲に入ったときに、前部連結装置を自動的に調整して、前部連結要素の位置が受信した情報で示される後部自動連結装置の位置と一致するように構成された手段と、備えた車両が提供される。この態様は、本発明の第１及び／又は第２の態様と同じ又は同様な特徴及び／又は技術的効果を示すことができ、逆もまた同様である。

第２及び第３の態様の車両が相互に関連してもよいことに留意されたい。請求項２０に記載の車両は、長い車両結合体又は隊列の直前の車両である一方、請求項２１に記載の車両は、長い車両結合体又は隊列における後続車両であってもよい。

本発明のさらなる利点及び有利な特徴は、以下の説明及び従属請求項に開示されている。

添付図面を参照して、以下に実施例として挙げた本発明の実施形態をより詳細に説明する。

本発明の実施形態に係る長い車両結合体及び隊列の概略的な側面図である。 図１の長い車両結合体／隊列の車両の前部連結装置を示す図である。 図１の長い車両結合体／隊列の車両の前部連結装置を示す図である。 図１の長い車両結合体／隊列の車両の前部連結装置を示す図である。 本発明の実施形態に係る方法のフローチャートである。 図１の隊列の２台の車両の線形車両モデルを示す図である。

図１は、本発明の実施形態に係る長い車両結合体１０及び隊列１２の概略的な側面図である。図１において、長い車両結合体１０及び隊列１２は、３台の車両１４ａ〜１４ｃを含んでいるが、車両の台数は一般的に２台以上である。車両１４ａ〜１４ｃは、１台の先導車両１４ａと２台の後続車両１４ｂ〜１４ｃとを含んでいる。車両１４ｃは、最後尾の車両である。各車両１４ａ〜１４ｂは、（それぞれ車両１４ｂ及び１４ｃの）「直前」の車両とも呼ばれる。中央の車両１４ｂは、（先導車両１４ａに対して）「後続車両」であり、（最後尾の車両１４ｃに対して）「直前の車両」であることを理解されたい。

図示の先導車両１４ａは、トラクタとセミトレーラとの組み合わせであるが、その代わりにトラックなどであってもよい。先導車両１４ａは、運転者（図示せず）によって少なくとも部分的に手動で走行してもよい。その代わりに、先導車両１４ａは、自律車両であってもよい。

図示の各後続車両１４ｂ〜１４ｃは、自律（無人運転、自動運転）ドーリーとセミトレーラとの組み合わせである。自律ドーリーは、参照符号１６で示されている。自律ドーリー１６は、走行用の電動モータ、電動モータの動力源（バッテリ）、トレーラ連結装置（例えば、セミトレーラを連結するための第５輪を含む）、操舵機能、及び制動機能を備えた電気自動車であってもよい。自律ドーリー１６は、キャブを有していない。

各直前の車両１４ａ〜１４ｂは、後部自動連結装置１８、制御ユニット２０、速度測定手段２１（例えば、変速機のアクティブ速度センサ又は少なくとも１つの車輪速センサを含む）、ナビゲーションシステム２２（例えば、ＧＰＳ）、高さレベルセンサ２４、及び通信手段２６を備えている。直前の車両１４ａ〜１４ｂが、前述したトラクタとセミトレーラとの組み合わせ、又は自律ドーリーとセミトレーラとの組み合わせのような連結式車両である場合、例えば、連結角度センサなどの連結角度検出手段２８を備えることもできる。自動トレーラ連結は、例えば、ＶＢＧからのＶＢＧ ＭＦＣ（Multi Function Coupling)など、それ自体利用可能である。

各後続車両１４ｂ〜１４ｃは、前部連結要素３２を含んだ前部連結装置３０、制御ユニット３４、ナビゲーションシステム３６（例えば、ＧＰＳ）、高さレベルセンサ３８、通信手段４０、及び自律走行手段４２を備えている。

前部連結装置３０は、図２ａ〜２ｃにより詳細に示されている。前部連結装置３０は、ここでは、ドローバーであり、前部連結要素３２は、ドローバー３０の一端に固定配置されたドローバーアイレットである。ドローバー３０の反対側の端部は、点４６で後続車両１４ｂ〜１４ｃのシャーシ４４に連結することができる。点４６は、ジョイントとすることができる。後続車両１４ｂ〜１４ｃは、ドローバー３０を調整するように構成されたアクチュエータ手段を更に備えている。ここで、アクチュエータ手段は、Ｖ字形に配置されてドローバー３０とシャーシ４４とを連結する、２つの油圧シリンダ４８ａ〜４８ｂを含んでいる。アクチュエータ手段４８ａ〜４８ｂによって、ドローバー３０は、矢印５０及び５２で示されるように、横方向及び上下方向に夫々調整することができる。横方向の調整量αは、例えば、−３０°〜＋３０°である一方、上下方向の調整量βは、例えば、−５°〜＋３０°とすることができる。後続車両１４ｂ〜１４ｃは、矢印５６で示すように、ドローバー３０の長さを調整するように構成された手段５４を更に備えている。ドローバー３０の調整可能な長さＬは、例えば、０．６ｍ〜１．２ｍとすることができる。ドローバー３０は、例えば、伸縮自在であってもよく、手段５４は、歯車及び歯車ラックを含んでいてもよい。手段５４は、例えば、ドローバー３０の内側、又はドローバー３０の外側に配置することができる。伸縮自在なドローバーの代わりに、前部連結装置３０は、後続車両１４ｂ〜１４ｃのシャーシ４４に対して格納可能であってもよい。横方向の調整量α、上下方向の調整量β、及び調整可能な長さＬの最小値及び最大値は、前部連結要素３２の動作範囲６６（容積）を与える。

図３を更に参照すると、車両１４ａ〜１４ｃは、最初に、次々と機械的に連結されている、長い車両結合体１０として走行することができる（ステップＳ０）。長い車両結合体１０として走行しているとき、先導車両１４ａはマスターである一方、後続車両１４ｂ〜１４ｃはスレーブであり、これは先導車両１４ａが後続車両１４ｂ〜１４ｃの少なくともいくつかの機能を制御してもよいことを意味している。

長い車両結合体１０として走行中に、前部連結装置３０の長さは、初期長さと比較して任意に短くすることができる（ステップＳ１）。これによって、長い車両結合体１０の車間距離が短くなって、空気抵抗が低下して高速に適するようになる。前部連結装置３０の長さは、例えば、０．５ｍ〜１．０ｍに短くすることができる。

ステップＳ２において、長い車両結合体１０が前方の第１の道路区間５８に近づいていることが検出される。この第１の道路区間５８は、長い車両結合体１０の車両１４ａ〜１４ｃを機械的に切り離して隊列１２を形成することを規定している。第１の道路区間５８は、例えば、橋、ロータリー、又は急な曲がり角とすることができる。橋には重量制限があり、ロータリー及び急な曲がり角には幅の制限がある。どの制限でも、長い車両結合体１０として第１の道路区間５８を通過することを不適切にする可能性がある。長い車両結合体１０は、例えば、先導車両１４ａの通信手段２６を使用した無線の路車間（Ｖ２Ｉ）通信によって、前方の第１の道路区間５８に関する情報を受信することができる。その代わりに、この情報は、例えば、先導車両１４ａのナビゲーションシステム２２から取得することができる。この情報は、前述した重量制限又は幅の制限を含むことができる。

連続した車両１４ａ〜１４ｂ，１４ｂ〜１４ｃの車間距離６０は、ステップＳ３において、前方の第１の道路区間５８に基づいて計画することができる。車間距離６０は、例えば、前述した重量制限又は幅の制限に依存することができる。車間距離６０は、例えば、先導車両１４ａの制御ユニット２０によって計画することができる。長い車両結合体１０は、安全速度をもたらすこともできる。

そして、ステップＳ４において、第１の道路区間５８に到達する前に、車両１４ａ〜１４ｃが、走行中に自動的かつ機械的に互いに切り離されて隊列１２を形成する。自動切り離しは、最後尾から２番目の車両１４ｂから切り離される長い車両結合体１０の最後尾の車両１４ｃから開始され、その後、車両１４ｂが先導車両１４ａから切り離されることが好ましい。各後続車両１４ｂ〜１４ｃが切り離されると、これがスレーブからマスターへと切り替えられる。自動切り離しは、安全速度で走行中に行うことができる。

その後、隊列１２は、ステップＳ５において、好ましくは計画された車間距離６０で、第１の道路区間５８を通過する。

ステップＳ６において、隊列１２の車両１４ａ〜１４ｃを互いに連結して長い車両結合体１０を（再）形成することを規定する第２の道路区間６２が検出される。第２の道路区間６２は、例えば、高速道路のような直線道路若しくは急な曲がり角がない道路、又は長い車両結合体１０の総重量が有利となってブレーキからエネルギーを回収する降坂路とすることができる。隊列１２は、例えば、先導車両１４ａの通信手段２６を使用した無線の路車間（Ｖ２Ｉ）通信によって、第２の道路区間６２に関する情報を受信することができる。その代わりに、この情報は、例えば、先導車両１４ａのナビゲーションシステム２２から取得することができる。隊列１２、例えば、先導車両１４ａは、長い車両結合体１０を（再）形成することが、例えば、１〜５ｋｍ前方の状況によって適切であるかを予測することができる。

ステップＳ７において、直前の車両１４ａ〜１４ｂは、無線の車車間通信を介して後続車両１４ｂ〜１４ｃに情報６４を送信する。情報６４は、例えば、通信手段２６を使用して送信することができ、情報６４は、通信手段４０を使用して後続車両１４ｂ〜１４ｃで受信することができる。情報６４は、直前の車両１４ａ〜１４ｂの後部自動連結装置１８の位置及び速度を示すか含むことができる。直前の車両１４ａ〜１４ｂの速度と等しい後部自動連結装置１８の速度は、安全性を高めるために、速度測定手段２１及びナビゲーションシステム２２によって提供されてもよい。この位置は、本明細書で以下説明するように推定してもよい。

（少なくとも）送信された情報６４の位置及び速度に基づいて、後続車両１４ｂ〜１４ｃは、自律走行手段４２によって自律走行し（ステップＳ８）、直前の車両１４ａ〜１４ｂの後部自動連結装置１８が、後続車両１４ｂ〜１４ｃの前部連結要素３２の動作範囲６６に入るようにする。動作範囲６６は、絶対条件として、走行している車両１４ｂ〜１４ｃと共に移動している。

速度に関して、後続車両１４ｂ〜１４ｃは、一般的に、最初にその速度を上昇させて直前の車両１４ａ〜１４ｂに近づける。そして、後部自動連結装置１８が動作範囲６６に入ったとき、速度を徐々に減速して、直前の車両１４ａ〜１４ｂの後部自動連結装置１８の指示速度と最終的に一致させる。

位置に関して、後続車両１４ｂ〜１４ｃを走行させて、直前の車両１４ａ〜１４ｂの後部自動連結装置１８の指示位置が、前部連結要素３２の動作範囲（の容積）に入るようにする。

先導車両１４ａはまた、通信手段２６，４０を使用した無線の車車間通信を介して、後続車両１４ｂ〜１４ｃに加減速要求６３を送信してもよい。動作範囲６６が比較的短い間隔（車間距離６０）をもたらし、かつ速度が比較的速くても、加減速要求６３によって、後続車両１４ｂ〜１４ｃが、動作範囲６６内で安全に走行することが可能となる。例えば、０．６ｍの動作範囲６６及び２０ｍ／ｓの車速は、０．６／２０＝３０ｍｓの最大許容通信遅延をもたらす一方、車車間通信の実際の通信遅延は、わずか１０〜２０ｍｓである。従って、車車間通信の通信遅延は非常に短いので、動作範囲６６での安全な緊急制動を保証することができる。車車間通信は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｐ標準などのＷＬＡＮに基づいてもよい。また、各後続車両１４ｂ〜１４ｃは、その性能に関するデータを先導車両１４ａに送信してもよく、加減速要求６３はそれに従って適合させることができる。性能は、例えば、加速、ジャーク、速度などの最大能力及び最小能力とすることができ、先導車両１４ａがこれを使用して、どのような最大及び最小の加減速要求６３を送信できるかを設定することができる。

後続車両１４ｂ〜１４ｃの走行中に、後部自動連結装置１８が動作範囲６６に入ると、後続車両１４ｂ〜１４ｃは、その前部連結装置３０を自動的に調整して（ステップＳ９）、前部連結要素３２の位置が、情報６４で示される直前の車両１４ａ〜１４ｂの後部自動連結装置１８の位置と一致するようにする。この位置は、好ましくは三次元である（例えば、この位置は座標系における３つの座標Ｘ，Ｙ，Ｚによって記述することができる）。この位置は、移動していてもよく、絶対条件として、走行中の車両１４ａ〜１４ｃと共に移動することを意味している。

図４を更に参照すると、各直前の車両１４ａ〜１４ｂは、ナビゲーションシステム２２によって特定された直前の車両１４ａ〜１４ｂの向きθ_１、ナビゲーションシステム２２によって特定された直前の車両１４ａ〜１４ｂの一部の位置Ｘ_１，Ｙ_１、直前の車両１４ａ〜１４ｂを表す１台のトラックの線形車両モデル、後部自動連結装置１８の高さＺ_２、及び直前の車両１４ａ〜１４ｂが連結式車両である場合、連結角度検出手段２８によって検出された直前の車両１４ａ〜１４ｂの少なくとも１つの連結角度φに基づいて、その後部自動連結装置１８の位置Ｘ_２，Ｙ_２，Ｚ_２を推定してもよい。

図４において先導車両１４ａを表す線形車両モデルは、先導車両１４ａのトラクタ及びセミトレーラに対するいわゆる等価ホイールベースＬ_ｅｑ１，Ｌ_ｅｑ２を定義する。また、線形車両モデルは、トラクタとセミトレーラとの間の機械的な連結（一般的には第５輪／キングピン）を表す第１の連結位置Ｃ_１、及び先導車両１４ａの後部自動連結装置１８を表す第２の連結位置Ｃ_２を定義する。各連結位置Ｃ_ｘは、等価ホイールベースに対する直線距離として表されている。

図４のＸＹ平面（一般的に水平面又は路面に平行な面）における後部自動連結装置１８の位置Ｘ_２，Ｙ_２は、先導車両１４ａのトラクタとセミトレーラとの間の連結角度φをゼロとすると、次のように表すことができる。
Ｘ_２＝Ｘ_１−（Ｌ_ｅｑ１−Ｃ_１＋Ｌ_ｅｑ２＋Ｃ_２）×ｓｉｎθ_１
Ｙ_２＝Ｙ_１−（Ｌ_ｅｑ１−Ｃ_１＋Ｌ_ｅｑ２＋Ｃ_２）×ｃｏｓθ_１

高さＺ２、一般的には上下位置は、例えば、高さレベルセンサ２４からの入力、及び高さレベルセンサ２４と後部自動連結装置１８との間の所定のオフセットに基づいて推定することができる（図４の挿入参照）。

直前の車両１４ａ〜１４ｂから後続車両１４ｂ〜１４ｃに送信された情報６４は、後部自動連結装置１８の向きを更に含んでいてもよい。後部自動連結装置１８の向きは、ここでは先導車両１４ａのセミトレーラの向きと等しく、θ−φである。図４において、後部自動連結装置１８の向きは、略１５°−０°＝１５°である。

また、各後続車両１４ｂ〜１４ｃは、ナビゲーションシステム３４によって特定された後続車両１４ｂ〜１４ｃの向きθ_２、ナビゲーションシステム３４によって特定された後続車両１４ｂ〜１４ｃの一部の位置Ｘ_３，Ｙ_３、後続車両１４ｂ〜１４ｃを表す１台のトラックの線形車両モデル、前部連結装置３０の横方向の調整量を表す第１の角度α、前部連結装置３０の任意の上下方向の調整量を表す第２の角度β、前部連結装置３０の長さＬ、及び前部連結装置３０に関連した高さＨに基づいて、その前部連結要素３２の位置Ｘ_４，Ｙ_４，Ｚ_４を推定してもよい。

図４において後続車両１４ｂを表す線形車両モデルは、前部連結装置３０に関連した連結位置Ｃ_３、即ち、前部連結装置３０が後続車両１４ｂのシャーシ４４に連結された点４６を定義する。また、第１の角度αは、前部連結装置３０と後続車両１４ｂの向きとの間の角度である一方、第２の角度βは、前部連結装置３０と路面との間の角度である（ＸＹ平面）。

図４のＸＹ平面における前部連結要素３２の位置Ｘ_４，Ｙ_４は、以下の通りである。
Ｘ_４＝Ｘ_３＋Ｃ_３×ｓｉｎθ_２＋（Ｌ×ｃｏｓβ）×ｃｏｓ（９０−θ_２＋α）
Ｙ_４＝Ｙ_３−Ｃ_３×ｃｏｓθ_２＋（Ｌ×ｃｏｓβ）×ｓｉｎ（９０−θ_２＋α）

前部連結要素３２の高さＺ_４（一般的には上下位置）は、点４６の高さＨ、長さＬ、及び第２の角度βに基づいて次のように計算することができる。
Ｚ_４＝Ｈ＋Ｌ×ｓｉｎβ

点４６の高さＨは、高さレベルセンサ３８からの入力、及び高さレベルセンサ３８と点４６との間の所定のオフセットに基づいて推定することができる。

前述したように、ステップＳ９において、後続車両１４ｂ〜１４ｃはその前部連結要素３２を自動的に調整して、前部連結要素３２の位置Ｘ_４，Ｙ_４，Ｚ_４が直前の車両１４ａ〜１４ｂの後部自動連結装置１８の位置Ｘ_２，Ｙ_２，Ｚ_２と一致するようにする。即ち、前部連結装置３０は、例えば、各後続車両１４ｂ〜１４ｃのＰＩＤ（Proportional-Integral-Derivative）コントローラを使用して、差分ｄｘ，ｄｙ，ｄｚがなくなるように調整される。ＰＩＤコントローラは、制御ユニット３４とは別体（図示せず）、又はこれに組み込まれていてもよい。

また、直前の車両１４ａ〜１４ｂから後続車両１４ｂ〜１４ｃに送信された情報６４が直前の車両１４ａ〜１４ｂの後部自動連結装置１８の向きを含んでいる場合、後続車両１４ｂ〜１４ｃは、可能な横方向への調整量αが与えられた前部連結要素３２の動作範囲６６に向きが入っているかを判断するように構成されていてもよい。そうでなければ、現在の道路の曲率は、その瞬間の速度で自動連結するには大きすぎるか、又は直前の車両１４ａ〜１４ｂがその速度で自動連結する車線に位置していない可能性がある。

ステップ７における情報６４は、図３においてブラケットで示されるように、車両１４ｂがステップ８において走行中、かつ車両１４ｂがその前部連結装置３０を調整中に（ステップＳ９）、例えば、車両１４ａから車両１４ｂへと連続的に送信することができる。同様に、後部自動連結装置１８及び前部連結要素３２の位置は、連続的に推定することができる。

ステップ１０において、前部連結要素３２の位置が直前の車両１４ａ〜１４ｂの後部自動連結装置１８の位置に一致すると、後続車両１４ｂ〜１４ｃ及び直前の車両１４ａ〜１４ｂは、走行中に自動的かつ機械的に互いに連結されて、長い車両結合体１０の少なくとも一部を（再）形成する。即ち、前部連結要素３２は、後部自動連結装置１８に機械的に連結される。各後続車両１４ｂ〜１４ｃが（再）連結されると、それはマスターからスレーブへと切り替えられる。自動連結は、先導車両１４ａに連結する車両１４ｂから開始されることが好ましい。即ち、車両１４ａ及び１４ｂに対してステップＳ７〜Ｓ１０を実行して、長い車両結合体１０の一部を形成する。そして、車両１４ｂ及び１４ｃに対してステップＳ７〜Ｓ１０を実行することで、完全な長い車両結合体が形成される。ある程度の重複があってもよい。例えば、車両１４ｂ及び１４ｃに対してステップＳ８を実行し、車両１４ａ及び１４ｂに対してステップＳ９〜Ｓ１０を実行するようにしてもよい。自動連結は、前述した安全速度で走行中に実行することができる。自動連結は、直線道路を走行中に実行すれば、図４に示すように、連結角度の計算を避けることができる。

本発明は、前述及び図示の実施形態に限定されないことを理解されたい。むしろ、当業者であれば、添付の特許請求の範囲の範囲内で多くの変更及び修正がなされ得ることを認識するであろう。例えば、本方法は、隊列として開始することができ（例えば、ステップＳ５）、その後隊列は長い車両結合体に変形し、その後長い車両結合体は再び隊列に変形する。これは、例えば、コンテナ輸送港において、最適なタイムスロットを受信するために有用である。

Claims (21)

1. 長い車両結合体（１０）と隊列（１２）とを走行中に変形させる方法であって、前記長い車両結合体（１０）は、次々と機械的に連結される複数の車両（１４ａ〜１４ｃ）を含み、前記方法は、
   前記長い車両結合体（１０）の前記車両（１４ａ〜１４ｃ）を切り離して前記隊列（１２）を形成することを規定する第１の道路区間（５８）に前記長い車両結合体（１０）が近付いていることを検出するステップ（Ｓ２）と、
   前記第１の道路区間（５８）に到達する前の前記車両（１４ａ〜１４ｃ）の走行中に、前記車両（１４ａ〜１４ｃ）を自動的に切り離して前記隊列（１２）を形成するステップ（Ｓ４）と、
   前記隊列（１２）が前記第１の道路区間（５８）を通過するステップ（Ｓ５）と、
   前記隊列（１２）の前記車両（１４ａ〜１４ｃ）を連結させて前記長い車両結合体（１０）を形成することを規定する第２の道路区間（６２）を検出するステップ（Ｓ６）と、
   前記隊列（１２）における後続車両（１４ｂ〜１４ｃ）の直前の車両（１４ａ〜１４ｂ）が、前記直前の車両（１４ａ〜１４ｂ）の後部自動連結装置（１８）の位置及び速度を示す情報（６４）を、無線の車車間通信を介して前記後続車両（１４ｂ〜１４ｃ）に送信するステップ（Ｓ７）と、
   少なくとも前記送信された情報（６４）で示された前記位置及び前記速度に基づいて、前記後続車両（１４ｂ〜１４ｃ）を自動的に走行させて、前記後続車両（１４ｂ〜１４ｃ）の前記直前の車両（１４ａ〜１４ｂ）の前記後部自動連結装置（１８）が、前記後続車両（１４ｂ〜１４ｃ）の前部連結要素（３２）の動作範囲（６６）に入るようにするステップ（Ｓ８）と、
   走行中に前記後部自動連結装置（１８）が前記動作範囲（６６）に入ると、前記後続車両（１４ｂ〜１４ｃ）が、前記前部連結要素（３２）を含んだ前部連結装置（３０）を自動的に調整して、前記前部連結要素（３２）の位置が、前記送信された情報（６４）で示される前記後部自動連結装置（１８）の位置と一致するようにするステップ（Ｓ９）と、
   前記車両（１４ａ〜１４ｃ）の走行中に、前記後続車両（１４ｂ〜１４ｃ）及び前記直前の車両（１４ａ〜１４ｂ）を自動的に連結して、前記長い車両結合体（１０）の少なくとも一部を形成するステップ（Ｓ１０）と、
   を備えた方法。
2. 各後続車両（１４ｂ〜１４ｃ）が、前記前部連結装置（３０）を調整するように構成されたアクチュエータ手段（４８ａ〜４８ｂ）を含む、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記アクチュエータ手段（４８ａ〜４８ｂ）が、前記前部連結装置（３０）を横方向に調整するように構成された、
   請求項２に記載の方法。
4. 前記アクチュエータ手段（４８ａ〜４８ｂ）が、前記前部連結装置（３０）を上下方向に調整するように構成された、
   請求項２又は３に記載の方法。
5. 各後続車両（１４ｂ〜１４ｃ）が、前記前部連結装置（３０）の長さを調整するように構成された手段（５４）を含む、
   請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
6. 前記長い車両結合体として走行中に、前記前部連結装置（３０）の長さを短くするステップ（Ｓ１）を更に備えた、
   請求項５に記載の方法。
7. 各後続車両（１４ｂ〜１４ｃ）が、前記後続車両（１４ｂ〜１４ｃ）の向き、前記後続車両（１４ｂ〜１４ｃ）のナビゲーションシステム（３６）によって特定された前記後続車両（１４ｂ〜１４ｃ）の一部の位置、前記後続車両（１４ｂ〜１４ｃ）を表す車両モデル、前記前部連結装置（３０）の横方向の調整量を表す第１の角度、前記前部連結装置（３０）の任意の上下方向の調整量を表す第２の角度、前記前部連結装置（３０）の長さ、及び前記前部連結装置（３０）に関連した高さに基づいて、その前部連結要素（３２）の位置を推定するように構成された、
   請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。
8. 各直前の車両（１４ａ〜１４ｂ）が、前記直前の車両（１４ａ〜１４ｂ）の向き、前記直前の車両のナビゲーションシステム（２２）によって特定された前記直前の車両（１４ａ〜１４ｂ）の一部の位置、前記直前の車両（１４ａ〜１４ｂ）を表す車両モデル、前記後部自動連結装置（１８）の高さ、及び前記直前の車両（１４ａ〜１４ｂ）が連結式車両である場合、前記直前の車両の少なくとも１つの連結角度検出手段（２８）によって検出された前記直前の車両の少なくとも１つの連結角度に基づいて、その後部自動連結装置（１８）の位置を推定するように構成された、
   請求項１〜７のいずれか１つに記載の方法。
9. 各直前の車両（１４ａ〜１４ｂ）が、その速度を測定する少なくとも２つの独立した手段（２１，２２）を備えた、
   請求項１〜８のいずれか１つに記載の方法。
10. 前記隊列の先導車両が、無線の車車間通信を介して、前記隊列（１２）の前記後続車両（１４ｂ〜１４ｃ）に加減速要求（６３）を送信するステップを更に備えた、
    請求項１〜９のいずれか１つに記載の方法。
11. 前記直前の車両（１４ａ〜１４ｂ）から前記後続車両（１４ｂ〜１４ｃ）に送信された前記情報（６４）が、前記直前の車両（１４ａ〜１４ｂ）の前記後部自動連結装置（１８）の向きを含む、
    請求項１〜１０のいずれか１つに記載の方法。
12. 前記第１の道路区間（５８）が、橋、ロータリー、及び曲がり角の少なくとも１つである、
    請求項１〜１１のいずれか１つに記載の方法。
13. 前方の前記第１の道路区間（５８）に基づいて連続した車両間の車間距離（６０）を計画するステップ（Ｓ３）を更に備え、
    前記隊列（１２）が、前記計画された車間距離（６０）で前記第１の道路区間（５８）を通過する、
    請求項１〜１２のいずれか１つに記載の方法。
14. 前記自動切り離し及び前記自動連結の少なくとも一方が、安全速度で走行中に行われる、
    請求項１〜１３のいずれか１つに記載の方法。
15. 前記自動連結が、直線道路を走行中に行われる、
    請求項１〜１４のいずれか１つに記載の方法。
16. 前記自動連結が、前記隊列（１２）の前記先導車両（１４ａ）に連結する、前記隊列（１２）の前記先導車両（１４ａ）の直後の前記車両（１４ｂ）から開始される、
    請求項１〜１５のいずれか１つに記載の方法。
17. 前記自動切り離しが、前記直前の車両（１４ｂ）から切り離す、前記長い車両結合体（１０）の最後尾の車両（１４ｃ）から開始される、
    請求項１〜１６のいずれか１つに記載の方法。
18. 前記長い車両結合体（１０）又は前記隊列（１２）の前記先導車両（１４ａ）に続く各車両（１４ｂ〜１４ｃ）が、自律車両である、
    請求項１〜１７のいずれか１つに記載の方法。
19. 前記長い車両結合体（１０）又は前記隊列（１２）の前記先導車両（１４ａ）に続く少なくとも１台の車両（１４ｂ〜１４ｃ）が、自律ドーリー（１６）とセミトレーラとの組み合わせである、
    請求項１〜１８のいずれか１つに記載の方法。
20. 後部自動連結装置（１８）と、
    車両（１４ａ〜１４ｂ）の走行中に、前記後部自動連結装置（１８）の位置を推定するように構成された制御ユニット（２０）と、
    前記後部自動連結装置（１８）の前記推定された位置及び速度を示す情報（６４）を、後続車両（１４ｂ〜１４ｃ）に無線で送信するように構成された通信手段（２６）と、
    を備えたことを特徴とする車両（１４ａ〜１４ｂ）。
21. 前部連結要素（３２）を含んだ前部連結装置（３０）と、
    車両（１４ｂ〜１４ｃ）の走行中に、前記前部連結要素（３２）の位置を推定するように構成された制御ユニット（３４）と、
    直前の車両（１４ａ〜１４ｂ）の後部自動連結装置（１８）の位置及び速度を示す情報を、前記直前の車両（１４ａ〜１４ｂ）から無線で受信するように構成された通信手段（４０）と、
    少なくとも前記受信した情報の位置及び速度に基づいて前記車両（１４ｂ〜１４ｃ）を走行させて、前記直前の車両（１４ａ〜１４ｂ）の前記後部自動連結装置（１８）が、前記前部連結要素（３２）の動作範囲（６６）に入るように構成された自律走行手段（４２）と、
    走行中に前記後部自動連結装置（１８）が前記動作範囲（６６）に入ったとき、前記前部連結装置（３０）を自動的に調整して、前記前部連結要素（３２）の位置が、前記受信した情報（６４）で示される前記後部自動連結装置（１８）の位置と一致するように構成された手段（４８ａ〜４８ｂ，５４）と、
    を備えたことを特徴とする車両（１４ｂ〜１４ｃ）。